磁鐵以及使用所述磁鐵的磁檢測裝置的製作方法

2023-06-05 07:03:31 2

專利名稱：磁鐵以及使用所述磁鐵的磁檢測裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及磁鐵的形狀，該磁鐵與磁傳感器非接觸地配置，在與磁傳感器的相對面上，沿上述磁傳感器的相對移動方向被交替地磁化成N極和S極而成。
背景技術：
圖6 (a)為現有的磁檢測裝置用的磁鐵的分解立體圖；圖6 (b)為由圖6 (a)的磁鐵A以及磁鐵B組合而成的磁鐵的立體圖(比圖6( a)稍大地進行圖示)；圖6(為具有將圖6(b)所示的磁化面(日文磁面)沿圓周方向切斷的磁鐵和磁傳感器的磁檢測裝置的部分放大縱剖面圖。如圖6 (a)所示，例如，磁鐵A的表面被磁化成N極，磁鐵B的表面被磁化成S極。所以，如圖6 (b)所示，由磁鐵A與磁鐵B組成的磁鐵I的表面(與磁傳感器2的相對面；磁化面)Ia上沿圓周方向交替地排列有N極和S極。如圖6(c)所示，磁傳感器2以相對於磁鐵I的表面Ia在高度方向(Z)上隔開間隙(gapWd的方式被支撐。例如,磁鐵I旋轉，磁傳感器2會與磁鐵I的表面Ia非接觸地相對移動。磁傳感器2測出從磁鐵I的表面Ia產生的磁場M0,而通過磁檢測裝置，能夠根據傳感器的輸出而獲知旋轉信息。圖7為表示圖6所示的磁鐵的旋轉角度和作用於磁傳感器2的磁場(磁通密度)之間的關係的模擬結果。另外，橫軸的單位是mm。如圖7所示，磁場相對於旋轉角度描繪大致正弦(SIN)波。如圖6(c)所示，當將兩塊磁鐵A、B重疊時，與一塊磁鐵的構成相比，能夠增大作用於磁傳感器的磁場M0。此外，磁場的大小根據磁鐵I和磁傳感器2之間的間隙Gtl大小而變化。在圖7中，使圖6(c)所示的磁鐵I和磁傳感器2之間的間隙Gtl變為O. 5mm、0. 8mm、l. Omm來進行實驗。由此可知如圖7所示，如果間隙Gtl變小，則能夠增大作用於磁傳感器2的磁場。圖8為表示相對於旋轉角度的磁場波形和0N/0FF閾值的圖形。0N/0FF閾值被設定於磁場曲線的最大磁場和最小磁場之間。如圖8所示，因為作用於磁傳感器2的磁場相對於旋轉角度成為大致正弦(SIN)波，所以0N/0FF閾值(雖未圖示，但閾值水平被設定成高值(ON)和低值(OFF))被設定在磁場曲線的傾斜區域，0N/0FF的切換不穩定。例如在使磁鐵沿順時針方向旋轉的時候和沿逆時針方向旋轉的時候，存在0N/0FF的切換有差異、檢測靈敏度下降的問題。如圖7、圖8所示，如果使間隙Gtl變小，則能夠增大磁場曲線的傾斜角度(形成陡坡)，但如果磁場為大致正弦(SIN)波的波形的話，磁場曲線傾斜角度的增大也是有限的。而且，當磁傳感器2和磁鐵I之間的間隙Gtl存在差異時，0N/0FF閾值處的磁場的傾斜產生變化，因此，如圖8所示，0N/0FF點a、b發生變化，存在由於間隙Gtl的差異而產生輸出誤差的問題。專利文獻I中公開的磁鐵，與圖6所示的磁鐵I 一樣，由多個磁鐵組合而成，其側面被交替地磁化成N極和S極。通過專利文獻I的構成無法解決上述以往的課題。
此外，在專利文獻2以及專利文獻3中，公開了表面上形成多個凹凸部的磁鐵。專利文獻2中所記載的磁鐵的各凸部被交替地磁化成N極和S極。專利文獻2是意在提高磁化精度的發明，而並不是用於解決上述以往課題的發明。此外，專利文獻3中所記載的磁鐵的各凸部和凸部之間的各凹部分別被磁化成N極、S極。專利文獻3中有如下記載因為N極和S極之間存在高度差，所以能得到陡斜的磁場(參照專利文獻3的
欄)。但是，在專利文獻3所記載的發明中，沒有提及關於用來抑制相對於磁傳感器和磁鐵間的間隙變化的0N/0FF點的差異的磁鐵構造。現有技術文獻專利文獻 專利文獻I :日本特開平8-233507號公報專利文獻2 :日本特開2010-40914號公報專利文獻3 :日本特開2004-317453號公報

發明內容
發明所要解決的課題所以，本發明是來解決上述以往課題的發明，特別是，其目的在於提供能夠提高檢測靈敏度並能夠相對於磁傳感器和磁鐵間的間隙的差異而減小輸出誤差的磁檢測裝置用的磁鐵，以及使用所述磁鐵的磁檢測裝置。用於解決課題的手段本發明的特徵在於，在與磁傳感器在高度方向上隔有間隙地配置的磁檢測裝置用的磁鐵中，在與上述磁傳感器的相對面上，沿與上述磁傳感器之間的相對移動方向間隔地形成有多個凸部，各凸部分別在上述相對面上被二分為沿著上述相對移動方向被交替磁化而得到的N極和S極。此外，本發明的磁檢測裝置的特徵在於，具有上述磁鐵和在高度方向上隔有間隙地配置於上述磁鐵的上述相對面的磁傳感器，上述磁傳感器以相對於上述磁鐵沿著將上述磁鐵的各凸部二分為被交替磁化而得到的上述N極和上述S極的排列方向能夠相對移動的方式被支撐。在本發明中，將各凸部二分為沿上述相對移動方向被交替磁化的N極和S極。由此，利用磁鐵的形狀效果能夠使作用於磁傳感器的磁場陡斜地變化、提高檢測靈敏度，並能夠減小與磁鐵和磁傳感器之間的間隙變化相對應的輸出誤差。發明效果通過本發明，能夠使作用於磁傳感器的磁場陡斜地變化、提高檢測靈敏度，並能夠減小相對於磁鐵和磁傳感器之間的間隙變化的輸出誤差。


圖I為本實施方式的磁檢測裝置的立體圖。圖2為圖I所示的磁檢測裝置的分解立體圖。圖3為本實施方式的磁鐵的立體圖。
圖4為表示圖3所示的磁鐵和構成磁傳感器的磁檢測元件的側視圖。圖5 (a)為表示構成本實施例的磁檢測裝置的磁鐵的旋轉角度和作用於磁檢測元件的磁場(磁通密度)的關係的曲線圖；圖5(13)為表示磁鐵的旋轉角度和傳感器輸出的關係的曲線圖。 圖6 (a)為以往的磁檢測裝置用的磁鐵的分解立體圖；圖6 (b)為圖6 (a)的磁鐵A以及磁鐵B組合而成的磁鐵的立體圖(比圖6(a)稍大地進行圖示)；圖6(為具備將圖6(b)所示的磁化面沿圓周方向切斷的磁鐵和磁傳感器的磁檢測裝置的部分放大縱剖面圖。圖7為表示磁鐵的旋轉角度和作用於磁傳感器的磁場(磁通密度)的關係的曲線圖。
圖8為表不磁鐵的旋轉角度和作用於磁傳感器的磁場以及0N/0FF閾值的關係的示意圖。圖中10磁檢測裝置13 磁鐵14磁傳感器16磁檢測元件17 凸部18薄壁部
具體實施例方式圖I為本實施方式的磁檢測裝置的立體圖；圖2為圖I所示的磁檢測裝置的分解立體圖；圖3為本實施方式的磁鐵的立體圖；圖4為表示圖3所示的磁鐵和構成磁傳感器的磁檢測元件的側視圖。圖I、圖2所示的磁檢測裝置10被構成為具有罩體11、軸12、磁鐵13、磁傳感器14以及殼體15等。其中，作為磁檢測裝置10來說，磁鐵13和磁傳感器14為必要零件，而對於其他構成並不做特別限定。即，本實施方式的磁檢測裝置10並不限於車載用、電子設備用等使用用途，而是根據各使用用途來決定構成零件。如圖3所示，磁鐵13被形成為環狀，具有在高度方向上相對的第I面13a和第2面13b，以及連接第I面13a和第2面13b之間的外側面13c以及內側面13d。如圖4所示，構成磁傳感器14的磁檢測元件16與磁鐵13在高度方向(Z)上具有間隙G1地對置。在此所說的間隙G1是指如圖4所示的磁檢測元件16與構成磁鐵13的凸部17的頂面17a之間的間隔。如圖3、圖4所示，在第I面13a沿圓周方向(規定的方向、排列方向)間隔地形成有多個凸部17。如圖3所示，各凸部17從磁鐵13的外側面13c形成至內側面13d。在如圖I所示的實施方式中，凸部17並不是形成於磁鐵13的整個一周，而是僅形成於一部分上，還可以根據使用用途的不同決定將凸部17形成至磁鐵13的哪個區域。如圖4所示，凸部17具有高度尺寸H1。高度尺寸Hl為I. O I. 5mm的程度。如圖4所示，在凸部17的圓周方向上相對的壁面17b、17c被形成為在高度方向(Z)上平行的垂直面，但也可以稍有傾斜。但是，優選設為垂直面。
如圖3、圖4所示，各凸部17、17之間構成比上述凸部17薄的薄壁部18。S卩，凸部17與薄壁部18沿圓周方向被交替地形成。如圖4所示，凸部17的沿圓周方向上的寬度尺寸Tl在各凸部17是大致一定的。寬度尺寸Tl為I. 5mm左右。此外，薄壁部18的沿圓周方向上的寬度尺寸T2在各薄壁部18是大致一定的。寬度尺寸T2為3 4_左右。此外，薄壁部18的厚度尺寸H2為I. O I. 5mm左右。此外，可以將磁鐵13的內徑設定為15mm左右，將磁鐵13的外徑設定為30mm左右。如圖3、圖4所示，交替地形成了凸部17和薄壁部18的圓周區域的第I面13a為與磁檢測元件16相對的相對面。磁鐵13或者磁傳感器14的至少一方被可旋轉地支撐。在圖I、圖2所示的實施方式中，磁鐵13被可旋轉地支撐，磁傳感器14被固定。當磁鐵13旋轉時，磁傳感器14 一邊與磁鐵13保持非接觸狀態，一邊沿磁鐵13的圓周方向相對移動。如圖3、圖4所示的磁鐵13為軸向磁化磁鐵>著磁磁石)，交替地形成了凸部17和薄壁部18的圓周區域沿磁傳感器14的相對移動方向被交替地磁化成N極和S極。各磁極寬度T3為大致一定。 構成磁傳感器14的磁檢測元件16通過相對移動而受到從磁鐵13的N極到S極所產生的磁場作用，從而電學特性發生變化。基於上述磁檢測元件16的電學特性的變化，能夠知道其旋轉狀態(旋轉角度或旋轉方向)。如圖2所示，在磁傳感器14中設有多個磁檢測元件16。其中一個磁檢測元件16與圖3、圖4所示的磁鐵13的凸部17和薄壁部18的圓周區域非接觸地相對。剩下的磁檢測元件16與凸部17和薄壁部18的圓周區域以外的磁化區域(未作圖示)非接觸地相對。而且，基於各磁檢測元件16的檢測信號(0N/0FF信號)，能夠檢測旋轉狀態。另外，磁檢測元件16為霍爾元件、磁阻效應元件(GMR元件)等，但並不特別限定於此。如圖3、圖4所示，在本實施方式中，各凸部17分別被二分為在相對移動方向(圓周方向)上被交替磁化的N極和S極。此外，如圖3、圖4所示，各薄壁部18分別被二分為與一側的凸部17的N極連續的N極和與另一側的凸部17的S極連續的S極。各凸部17以及薄壁部18各自在圓周方向的幾乎中央位置被二分為N極和S極。圖5(a)為表不磁鐵13的旋轉角度與作用於磁檢測兀件16的磁場(磁通密度)的關係的模擬結果。實驗是通過使磁檢測元件16與磁鐵13之間的間隙G1變化為O. 8_、
I.OmmU. 2mm來進行的。另外，將磁鐵13的內徑設為12. 5mm，將外徑設為30mm，將凸部17的高度尺寸Hl設為I. 5mm，將凸部17的寬度尺寸Tl設為I. 5mm，將薄壁部18的寬度尺寸T2設為3. 5mm。圖5 (a)所示的0N/0FF閾值(閾值水平)通過磁傳感器14被設定。閾值水平具有高值(ON)和低值(OFF)。圖5(b)表示磁鐵13的旋轉角度與傳感器輸出的關係。受到磁場的作用，磁檢測元件16的傳感器輸出成為如圖5(b)的矩形波，當受到超過高閾值水平的磁場作用時，輸出ON信號，當受到低於低閾值水平的磁場作用時，輸出OFF信號。如圖5(a)所示可知在本實施方式中，與圖7的以往例相比，磁場陡斜地變化，並成為與以往的正弦(SIN)波不同的波形。此外，可知當間隙G1變化時，磁場的大小雖然發生變化，但無論間隙G1多大,從最小磁場(最大磁場)到最大磁場(最小磁場)的磁場曲線的傾斜幾乎是相同的。圖5(a)所示的磁場的波形起因於磁鐵13的形狀效果。S卩，通過將在高度方向(Z)上形成長形的凸部17 二分為N極和S極，在N極和S極間形成的磁場易於產生為與高度方向(Z)大致平行。此外，與凸部17同樣，薄壁部18也二分為N極和S極地進行磁化，由此，如圖5(a)所示，能夠使磁場下降的底部大致平坦，從而能夠獲得如圖5(a)示的波形。如圖5 (a)所示，即使間隙G1變大至I. 2mm的程度且磁場的大小變小,也能夠確保可在磁場曲線內適當地設定0N/0FF閾值的程度的磁場，即使不像圖6的以往情況那樣將多塊磁鐵組合起來以使磁場變大，也不會出現不能進行檢測的情況。在實驗中，將間隙匕設定為O. 8_ I. 2mm,而即使間隙G1再稍變大一點，也能夠進行磁場檢測。此外，即使間隙G1變化，磁場曲線的傾斜也幾乎相同，因此，如圖5(b)所示，傳感器輸出相對於各間隙，1幾乎相同。圖5(b)所示的寬度T4是基於間隙G1的不同的開/關點的差異，而在本實施方式中能夠使該寬度T4與以往相比足夠小。如上所述，在本實施方式中，通過磁鐵13的形狀效果，能夠使磁場陡斜地變化、提高檢測靈敏度，並能夠減小與間隙G1變化相對應的輸出誤差。因此，在本實施方式中，即使磁鐵13與磁傳感器14的裝配誤差變得比較大，也能夠減小輸出誤差。
此外，本實施方式也可以適用於磁傳感器相對於磁鐵進行相對直線移動的形態。
權利要求
1.一種磁檢測裝置用的磁鐵，與磁傳感器在高度方向上隔有間隙地配置，其特徵在於， 在第I面上沿規定的方向間隔地形成有多個凸部， 上述多個凸部中的每個凸部在上述第I面上二分為沿上述規定的方向被交替地磁化而得到的N極和S極。
2.根據權利要求I所述的磁檢測裝置用的磁鐵，其特徵在於， 在上述多個凸部之間形成有薄壁部，上述薄壁部中的每個薄壁部在上述第I面上二分為沿上述規定的方向被交替地磁化而得到的N極和S極。
3.根據權利要求I所述的磁檢測裝置用的磁鐵，其特徵在於， 上述規定的方向為圓周方向或直線方向。
4.根據權利要求2所述的磁檢測裝置用的磁鐵，其特徵在於， 上述規定的方向為圓周方向或直線方向。
5.一種磁檢測裝置，其特徵在於，具有 權利要求I至4所述的磁鐵；和 磁傳感器，在高度方向上隔有間隙地配置在上述磁鐵的第I面， 上述磁傳感器以相對於上述磁鐵沿上述多個凸部的排列方向能夠相對移動的方式被支撐。
全文摘要
本發明的目的特別是在於提供能夠提高檢測靈敏度並能夠相對於磁傳感器和磁鐵間的間隙差異減小輸出誤差的磁檢測裝置用的磁鐵，以及使用所述磁鐵的磁檢測裝置。本實施方式的特徵在於，在與磁傳感器在高度方向上隔有間隙地配置的磁檢測裝置用的磁鐵(13)中，在與構成上述磁傳感器的磁檢測元件(16)的相對面即第1面(13a)上，沿與上述磁傳感器的相對移動方向間隔地形成有多個凸部(17)，各凸部(17)分別在上述相對面上被二分為沿上述相對移動方向被交替磁化而得到的N極和S極。
文檔編號G01D5/12GK102810380SQ20121013223
公開日2012年12月5日 申請日期2012年4月28日 優先權日2011年6月2日
發明者佐藤弘實, 中村德男, 奧村博文 申請人:阿爾卑斯電氣株式會社